KR100490940B1 - 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기 - Google Patents

변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기에 관한 것으로, 보다 상세히 기술하면 대상물에 손상을 유발하지 않는 레이저를 이용하여 변형정보와 형상정보를 동시에 획득할 수 있는 레이저계측기에 관한 것이다.
본 발명은 기 연구되어 있는 전자처리스페클간섭계(ESPI: Electronic Speckle Pattern Interferometry) 시스템에 더하여 형상측정을 동시에 할 수 있도록 하는 것이다. 전자처리스페클간섭계는 대상물에 레이저광을 조사하여 비접촉, 비파괴적으로 변형정보를 획득할 수 있는데, 여기에 작은 리니어모터에 연결된 미리를 설치하여 조작함으로써 동시에 3차원 형상정보를 획득한다는 특징을 가지고 있다.
본 발명에는 전자처리스페클간섭계에 설치된 네개의 암에서 그 중 두 개에 리니어모터 또는 압전소자를 설치함으로써 형상측정이 이루어짐을 보인다. 암에는 리니어모터가 장착된 미러 또는 이 미러를 제어할 수 있는 압전소자가 있어 어느 한 방향으로 두 미러가 동시에 움직여 변형정보는 물론 형상정보도 동시에 획득하게뜸 되어 있다.
본 발명은 대상체 전체에 대한 응력 및 변형률을 실시간으로 계측하며, 3차원 형상을 인식하여 대상체의 3차원 변형을 정확하게 표현하고, 정밀한 계측이 가능한 기술이다.

Description

변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기{The Potable Nondestructive and Noncontact Laser Measurement System for Simultaneous Measurement of the Deformation and 3-D Shape}
본 발명은 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기에 관한 것으로, 보다 상세히는 대상물의 변형정도뿐만 아니라 형상정보를 획득함에 있어서 보다 정밀한 결과를 얻을 수 있고 이를 이동이 가능한 수단으로 하는 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기에 관한 것이다.
현재의 과학기술은 제품의 소형화와 고정밀화의 요구, 또한 사용자의 편의성을 갖춘 장비가 요구된다. 이러한 목적의 장비들이 지속적으로 개발되는데 방사선투과검사, 자분탐상검사, 침투탐상검사 등은 세심한 주의를 하지 않으면 인체 또는 대상물에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다. 또한, 압력용기나 복합재에 발생한 결함 및 변형의 정도를 검출하는 방법은 기존의 검사방법으로도 가능하나, 새와 같은 부드러운 물체의 충격에 의한 미세한 손상정도 등의 검출 등에는 어려움이 있으며, 측정의 정밀도 또한 밀리미터단위로 제한을 받는다. 형상측정의 경우는 소위 삼차원 좌표 측정기를 중심으로 접촉식/비접촉식 1차원 변위측정기를 주사방식을 활용하여 측정하고 있는 단계이다. 또한 광학적 방법을 이용한 3차원 형상측정 시스템에 대한 모아레방법이 있다. 따라서 검사대상의 형상, 주변조건에 제한을 받지 않으며 마이크로미터단위의 고정밀도로 대상물의 변형 정도를 측정하고, 통상 사용되는 연속레이저를 사용하여 사용자가 이를 쉽게 이해할 수 있도록 하는 비접촉에 의한 방법이 필요하다. 이런 요구에 발맞춰 본 발명은 변형정도를 고정밀도의 단위로 측정해낼 수 있으며 동시에 형상측정까지 가능하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점에서 착안하여 제안된 것으로, 그 목적은 대상물의 변형의 정보나 3차원 형상의 정보를 비파괴 비접촉식으로 측정하며, 사용자로 하여금 사용이 편리하고 이동이 자유롭게 하는 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 특징에 따르면, 광자를 이용하는 방법으로서 레이저의 여러 가지 특성 중 가간섭성, 직진성 등을 이용하며, 또한 컴퓨터 기술의 발달로 이미지의 실시간 처리가 가능하여 현장에서 실시간으로 결과의 출력이 가능하다. 그리고 컴퓨터에 의한 제어를 하므로 계측 결과를 실시간으로 표현할 수 있다.
이하 본 발명인 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명인 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 주요 원리를 나타낸 평면도이다.
도시한 바와 같이 본 발명은 광유도 케이블(100)과, 광유도 케이블 외장에 결합하는 광유도 케이블 고정장치(110)와, 유도된 레이저 광을 분배하는 광 분배기(200)(200')와, 분배된 광을 반사하는 거울(220)(220')과, 거울에서 반사된 광을 확산시켜주는 광 확산용 거울(230)(230')과, 전압이 가해지면 물리적으로 팽창하는 성질을 이용해 미러를 제어할 수 있는 압전소자(PZT: Piezo-electric Translator)(240)(240')와, 3차원 형상을 측정하는데 광을 확산시켜주는 광 확산용 오목거울(250)(250')과, 두개의 광 확산용 오목거울을 각각 제어하여 수평으로 동시에 이동시켜주는 리니어모터 또는 압전소자(260)(260')와, 광 분배기에서 분배된 타측 레이저 광(반사광)과 물체로부터 줌 렌즈(270')를 통해 들어오는 정보인 물체 광을 결합시켜주는 광 결합기(210)와, CCD 카메라(270)에 결상된 이미지를 화상처리를 통하여 실시간으로 얻을 수 있도록 구성되어 있다.일반적으로 변형의 결과만을 계측할 경우 거울 위치 가변형 아암이 필요가 없지만 이는 정학한 계측의 결과를 나타내지 못하며, 2차원(평면)으로 계측 결과를 인식한다.따라서 상기의 구성과 같이, 리니어모터 또는 압전소자(260)(260')를 이용하여 레이저광을 물체에 조사하기 위한 오목거울을 수평이동시킴으로써 광 결합기(210) 및 CCD 카메라(270)으로부터 스페클 패턴을 가지는 다수의 이미지정보를 획득할 수 있게된다.획득된 스페클 패턴들을 전자처리스페클간섭계의 원리에 의해 전자처리할 경우 간섭줄무늬가 형성되며, 이로부터 물체의 변형 형상정보를 동시에 획득할 수 있게된다.결과적으로 본 발명은 이러한 전자처리스페클간섭계와 동일한 장점을 가지며 동시에 3차된 형상을 가지는 대상의 3차원적 변형을 정확하게 표현할 수 있게된다.
전자처리스페클간섭계(ESPI: Electronic Speckle Pattern Interferometry)는 기존의 계측기법 중 대표적인 스트레인게이지와 비교하여 레이저의 확산 조사와 컴 퓨터 영상처리 기술의 조합이므로, 대상체에 무수히 많은 수의 스트레인게이지를 부착한 것과 같은 효과를 주며, 스트레인게이지는 부착방향에 따른 결과를 얻을 수 있으나 본 기술은 대상체가 복합적인 하중상태 하에서도 면내, 면외 변형에 대한 정확한 측정 결과를 제공하고, 측정의 정밀도는 스트레인게이지보다 우수하다.
이러한 전자처리스페클간섭계 계측기법은 여러 산업 현장에서 사용되고 있으며, 그 특징들은 비접촉, 실시간, 대상체에 제한이 없음은 물론이고, 전체 영역의 측정 등 매우 우수한 장점을 가지고 있다. 그러나 한 대의 카메라를 이용하므로 3차원적 형상을 가지는 대상체를 2차원(평면)으로 인식하는 제한이 있었다.
본 발명은 이러한 전자처리스페클간섭계와 동일한 장점을 가지며 동시에 3차된 형상을 가지는 대상의 3차원적 변형을 정확하게 표현하는 기술이다.
변형의 결과만을 계측할 경우 거울 위치 가변형 아암이 필요가 없지만 이는 정확한 계측의 결과를 나타내지 못하며, 2차원(평면)으로 계측 결과를 인식한다. 압전소자를 이용하는 가변형 아암을 사용하므로서 곡률을 가지는 대상물의 3차원 변형을 계측할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 주요 원리를 나타낸 평면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 광유도 케이블 110: 광유도 케이블 고정장치
200: 광 분배기 200': 광 분배기
210: 광 결합기
220: 거울 220': 거울
230: 광 확산용 거울 230': 광 확산용 거울
240: 압전소자 240': 압전소자
250: 광 확산용 오목거울 250': 광 확산용 오목거울
260: 리니어모터 또는 압전소자 260': 리니어모터 또는 압전소자
270: 시시디 카메라 270': 줌(ZOOM) 렌즈
300: 외장 결합용 암 300': 외장 결합용 암

Claims (2)

  1. 레이저광을 유도하기 위한 광유도케이블과, 상기 광유도케이블을 통하여 유도된 레이저광을 분배하기 위한 광분배기와, 상기 광분배기로부터 분배된 일측 레이저광을 반사하기 위한 거울과, 상기 거울을 통해 반사된 레이저광을 확산시키기 위한 광확산용 거울과, 상기 광확산용 거울을 통해 확산된 레이저광을 재차 확산시켜 물체로 조사하기 위한 광확산용 오목거울과, 상기 오목거울을 통해 물체로 조사된 뒤 반사되어 들어온 광과 상기 광분배기로부터 분배된 타측 레이저광인 참조광을 결합하기 위한 광결합기 및 이를 이미지정보로 획득하기 위한 씨씨디 카메라를 포함하는 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기에 있어서,
    상기 물체의 3차원 형상정보를 획득할 수 있도록 상기 오목거울을 수평으로 이동시켜주기 위한 리니어모터가 구비된 것을 특징으로 하는 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기.
  2. 삭제
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06307823A (ja) * 1993-04-23 1994-11-04 Mazda Motor Corp 三次元測定装置
KR100193494B1 (ko) * 1993-07-23 1999-06-15 신형인 Ccd카메라와 레이저 거리계를 이용한 타이어 형상 변화 측정 방법
KR200188696Y1 (ko) * 2000-01-28 2000-07-15 김옥환 레이저 광선을 이용한 구조물의 변위량 측정 장치
KR20000053759A (ko) * 2000-03-30 2000-09-05 장호섭 휴대용 비파괴 비접촉 광계측기
KR20010087054A (ko) * 2000-03-06 2001-09-15 정명세 레이저를 이용한 3차원 거동계측 방법 및 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06307823A (ja) * 1993-04-23 1994-11-04 Mazda Motor Corp 三次元測定装置
KR100193494B1 (ko) * 1993-07-23 1999-06-15 신형인 Ccd카메라와 레이저 거리계를 이용한 타이어 형상 변화 측정 방법
KR200188696Y1 (ko) * 2000-01-28 2000-07-15 김옥환 레이저 광선을 이용한 구조물의 변위량 측정 장치
KR20010087054A (ko) * 2000-03-06 2001-09-15 정명세 레이저를 이용한 3차원 거동계측 방법 및 장치
KR20000053759A (ko) * 2000-03-30 2000-09-05 장호섭 휴대용 비파괴 비접촉 광계측기
KR100344344B1 (ko) * 2000-03-30 2002-07-20 장호섭 휴대용 비파괴 비접촉 광계측기

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